細胞膜

定義

細胞は、臓器や組織を構成する最小のコヒーレントユニットです。各細胞は、脂肪粒子の特別な二重層、いわゆる脂質二重層からなる障壁である細胞膜に囲まれています。脂質二重層は、2つの脂肪膜が互いに積み重なっていると想像できます。これらは、化学的性質のために互いに分離できず、非常に安定したユニットを形成します。細胞膜は多くの異なる機能を果たします：それらは通信、保護、そして細胞の制御ステーションとして使用されます。

異なる細胞膜は何ですか？

細胞自体が膜に囲まれているだけでなく、細胞小器官も囲まれています。細胞小器官は細胞内の小さな領域であり、膜で区切られ、それぞれに独自の役割があります。それらは、膜に埋め込まれ、膜を横切って輸送される物質の輸送体として機能するタンパク質が異なります。

ミトコンドリア内膜は細胞膜の特殊な形態であり、ミトコンドリアは細胞がエネルギーを生成するために重要な細胞小器官です。それらはその後、進化の過程でヒト細胞に吸収されただけでした。したがって、それらは2つの脂質二重膜を持っています。外側のものは古典的な人間のものであり、内側のものはミトコンドリアに特有の膜です。脂肪膜に組み込まれている脂肪酸であるカルジオリピンが含まれており、内膜にのみ見られ、他には見られません。

人体には、細胞膜に囲まれた細胞しか含まれていません。しかし、バクテリアのように細胞壁に囲まれている細胞もあります。したがって、細胞壁と細胞膜という用語を同義語として使用することはできません。細胞壁はかなり厚く、さらに細胞膜を安定させます。多くの個々の細胞が一緒になって強い関連を形成することができるので、細胞壁は人体に必要ではありません。一方、細菌は単細胞細胞です。つまり、単一の細胞のみで構成されており、細胞壁がないと著しく弱くなります。

このテーマの詳細については、次を参照してください。 バクテリア

細胞膜の構造

細胞膜は、異なる領域を互いに分離します。これを行うには、多くの異なる要件を満たす必要があります。まず、細胞膜は2つの脂肪膜の二重層で構成されており、2つの脂肪膜は個々の脂肪酸で構成されています。脂肪酸は水溶性で構成されています 親水性 頭と水不溶性から、 疎水性 尾。頭は1つの平面で互いに取り付けられているため、尾の質量はすべて一方向を向いています。一方、別の一連の脂肪酸は同じパターンで蓄積します。これにより、2つのレイヤーが作成されます。このレイヤーは、外側がヘッドで区切られ、このようにして1つが内側で区切られます。 疎水性 エリア、つまり水が浸透できないエリアが作成されます。

脂肪酸の頭を構成する分子に応じて、それらは異なる名前と異なる特性を持っていますが、これらは従属的な役割を果たすだけです。脂肪酸は、尾とその化学構造に応じて、不飽和または飽和になります。不飽和脂肪酸は著しく硬く、膜流動性を低下させますが、飽和脂肪酸は流動性を高めます。流動性は、脂質二重層の可動性と変形性の尺度です。細胞のタスクと状態に応じて、さまざまな程度の可動性と剛性が必要になります。これは、いずれかのタイプの脂肪酸​​を追加で組み込むことで実現できます。

さらに、コレステロールを膜に組み込むことができるため、流動性が大幅に低下し、膜が安定します。この構造のため、非常に小さな水不溶性物質だけが膜を簡単に乗り越えることができます。

しかし、細胞の内外に輸送されるためには、かなり大きくて水不溶性の物質が膜を通過しなければならないため、輸送タンパク質とチャネルが必要です。これらは脂肪酸の間の膜に保存されます。これらのチャネルは、一部の分子には通用し、他の分子には通行できないため、1つについて話します。 半透磁率 細胞膜、すなわち部分的な透過性。

細胞膜の最後の構成要素は受容体です。受容体も大きなタンパク質であり、ほとんどが細胞自体で産生され、膜に組み込まれます。それらを完全にスパンすることも、外側でのみサポートすることもできます。それらの化学構造のために、トランスポーター、チャネル、および受容体は膜内および膜上にしっかりと留まり、膜から簡単に取り外すことはできません。ただし、必要な場所に応じて、膜内のさまざまな場所に横方向に移動できます。

最後に、技術用語では、細胞膜の外側にまだ糖鎖が存在する可能性があります グリコカリックス と呼ばれる。たとえば、それらは血液型システムの基礎です。細胞膜は非常に多くの異なるビルディングブロックで構成されており、正確な位置を変えることもできるため、流動モザイクモデルとしても知られています。

このテーマの詳細については、次を参照してください。 血液型

細胞膜の厚さ

細胞膜は約7nmの厚さ、つまり非常に薄いですが、それでも堅牢で、ほとんどの物質に対して乗り越えられません。頭の領域はそれぞれ約2nmの厚さで、 疎水性 テールエリアの幅は3nmです。この値は、人体のさまざまな種類の細胞間でほとんど変化しません。

細胞膜の成分は何ですか？

基本的に、細胞膜はリン脂質の二重層で構成されています。リン脂質は、水を好む、つまり親水性の頭と尾からなる構成要素であり、2つの脂肪酸によって形成されます。脂肪酸でできている部分は疎水性なので、水をはじきます。
リン脂質の二重層では、疎水性成分が互いに向き合っています。親水性の部分は、セルの外側と内側を指しています。膜のこの構造により、2つの水性環境を互いに分離することができます。

細胞膜にはスフィンゴ脂質とコレステロールも含まれています。これらの物質は、細胞膜の構造と流動性を調節します。流動性は、タンパク質が細胞膜内をどれだけうまく動くことができるかの尺度です。細胞膜の流動性が高いほど、タンパク質が細胞膜内を移動しやすくなります。

さらに、細胞膜には多くの異なるタンパク質があります。これらのタンパク質は、物質を膜を通して輸送したり、環境と相互作用したりするために使用されます。この相互作用は、隣接する細胞間の直接結合を通じて、または膜タンパク質に結合するメッセンジャー物質を通じて達成することができます。

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細胞膜のリン脂質

リン脂質は細胞膜の主成分です。リン脂質は両親媒性です。これは、それらが親水性部分と疎水性部分で構成されていることを意味します。リン脂質のこの特性により、細胞の内部を環境から分離することができます。

リン脂質にはさまざまな形態があります。リン脂質の親水性骨格は、グリセリンまたはスフィンゴシンのいずれかで構成されています。どちらの形態も、2つの疎水性炭化水素鎖が基本構造に結合しているという共通点があります。

細胞膜のコレステロール

コレステロールは細胞膜に含まれており、流動性を調節します。細胞膜の輸送過程を維持するためには、一定の流動性が非常に重要です。高温では、細胞膜が流動性になりすぎる傾向があります。通常の状況ではすでに弱いリン脂質間の結合は、高温ではさらに弱くなります。その堅い構造のために、コレステロールは特定の強さを維持するのを助けます。

低温では見た目が異なります。ここでは、膜がきつくなりすぎる可能性があります。疎水性成分として飽和脂肪酸を含むリン脂質は、特に固体になります。これは、リン脂質が互いに非常に近くに保管できることを意味します。この場合、コレステロールは堅いリング構造を含み、したがってスペーサーとして機能するため、細胞膜に貯蔵されたコレステロールは流動性の増加を引き起こします。

あなたは「コレステロール」の主題に関する詳細な情報を見つけることができます:

• LDL-「低密度リポタンパク質」
• HDL-「高密度リポタンパク質」
• コレステロールエステラーゼ-それが重要なことです

細胞膜の機能

細胞膜の複雑な構造が示唆するように、それらは細胞の種類と場所に応じて大きく変化する可能性のある多くの異なる機能を果たさなければなりません。一方では、膜は一般的に障壁を表します。過小評価されるべきではない機能。無数の反応がいつでも私たちの体の中で並行して起こります。それらがすべて同じ部屋で行われた場合、それらは強い影響を及ぼし、互いに打ち消し合うことさえあります。調節された代謝は不可能であり、それらが存在し、全体として機能する人間は考えられないでしょう。

同時に、それらは、トランスポーターによって膜を横切って輸送される多種多様な物質の輸送媒体として機能します。器官として一緒に働くことができるために、個々の細胞はそれらの膜を介して接触していなければなりません。これは、さまざまな接続タンパク質と受容体を介して実現されます。細胞は受容体を使用して互いに識別し、互いに通信し、情報を交換することができます。たとえば、糖衣は、体自身の細胞と外来細胞を区別する多くの特徴の1つとして機能します。受容体は、細胞の外側から信号を受け取り、それらを細胞核、つまり細胞の「脳」に渡すタンパク質です。受容体にドッキングした化学粒子の化学的性質に応じて、受容体は細胞の外側、細胞内、または細胞膜のいずれかに位置します。

しかし、細胞自体も情報を伝えることができます。私たちの体の中で最も有名なのは神経細胞です。それらがそれらの機能を実行するために、それらの膜は電気信号を伝導することができなければなりません。電気信号は、セルの内側と外側で異なる電荷が原因で発生します。勾配としても知られるこの電荷の違いは、維持する必要があります。この文脈では、膜電位について話します。細胞膜は、異なる電荷を帯びた領域を互いに分離しますが、同時に、実際の電流、したがって渡される情報が流れることができるように、電荷比の短時間の反転を可能にするチャネルを含みます。この現象は活動電位とも呼ばれます。

このテーマの詳細については、次を参照してください。 神経細胞

細胞膜における輸送過程

細胞膜自体は、より大きな分子やイオンに対して不浸透性です。細胞の内部と環境の間の交換が行われるために、細胞膜にはさまざまな分子を細胞の内外に輸送するタンパク質があります。

これらのタンパク質を使用すると、濃度の違いに沿って物質が細胞に受動的に出入りするチャネルが区別されます。他のタンパク質は、細胞膜を越えて物質を活発に輸送するためにエネルギーを生成する必要があります。

輸送のもう一つの重要な形態は小胞です。小胞は、細胞膜からはさまれた小さな泡です。細胞内で生成された物質は、これらの小胞を介して環境に放出される可能性があります。さらに、細胞の環境からの物質もこの方法で取り除くことができます。

細菌の細胞膜との違い-ペニシリン

の細胞膜 バクテリア 人体とほとんど変わりません。セル間の大きな違いは、 細菌の追加の細胞壁。細胞壁は細胞膜の外側に付着し、このようにして細菌を安定させて保護します。細菌がなければ脆弱になります。彼女はオフです ムレイン、特殊な糖粒子で、他のタンパク質を組み込むことができます。 移動と生殖 サーブ。 ペニシリン 細胞壁の合成を妨害する可能性があり、したがって機能します 殺菌性つまり、バクテリアを殺します。これにより、体自身の細胞を同時に破壊することなく、病気の原因となるバクテリアに対する的を絞った行動が可能になります。